Rencontre autour de l'Axe Systèmes Socio-Techniques Ambiants

Lorsque l’altération cognitive est installée, le but de la prise en soins est la qualité de vie du patient et de ses aidants. Près de 20% des patients souffrants d’une maladie d’Alzheimer (MA) A à un stade sévère restent à domicile, souvent seules. Aux stades légers à modérés, il faut respecter les capacités restantes de la personne, et les Technologies de l’Information et de la Communication peuvent être une aide pour prévenir, stimuler et/ou pallier. Dans le cadre du projet TANDEM, nous avons développé l’application de rééducation TANDEM_GERONTOPOLE qui contient deux exercices de rééducation cognitive « faire du café » et « agenda ».

L’exercice « faire du café » a pour but de faire travailler la mémoire de planification. Celui-ci se déroule en 2 étapes : l’apprentissage de la technique d’interaction adaptée « aimantation », et l’exercice lui-même. La phase d’apprentissage est précédée d’une phase d’initiation de manipulation de la souris (déplacement du curseur à l’écran).

L’exercice « agenda » a pour but de stimuler les capacités cognitives des patients à travers un jeu faisant appel à l’orientation temporelle et à la mémoire des dates. L’exercice s’appuie sur trois dates: la date du jour, la date d’anniversaire d’un proche identifiable au moyen de sa photo et celle du jour de visite du médecin. Durant la démonstration de ces deux exercices, nous illustrerons l’importance de la conception de l’interaction homme machine (IHM) pour tenir compte des troubles cognitifs de la MA et du vieillissement normal de la personne. Nous commenterons les choix de conception d’IHM : nature et importance des retours sonores et visuels pour les réponses en direction de la personne, la technique d’interaction pour le déplacement des objets et la couleur noir du fond d’écran pour l’aspect visuel. L’application TANDEM_GERONTOPOLE permet d’étudier les usages et les effets des outils de rééducation.

Contacts : vella@irit.fr, vigourou@irit.fr et rumeau.p@chu-toulouse.fr

Les participants de l'équipe ELIPSE et VORTEX à cette action sont :

Les participants de l'équipe SAMOVA à cette action sont :

L'équipe SAMOVA intervient principalement sur l’indexation en activités du quotidien du patient. Il s’agit de caractériser l’environnement sonore (ambiance) dans lequel évolue le patient à son domicile. Des sons élémentaires tels la parole, la musique et les bruits sont étudiés afin de retouver des zones caractéristiques de discussion, les sonneries (téléphone, sonnette, etc.), les bruits d’utilisation d’objets (bruit d’eau du robinet, aspirateur, chocs, etc.). La fusion entre l’audio et la vidéo permet alors de reconnaître 26 activités différentes.

Les participants de l'équipe SAMOVA à cette action sont :

L'équipe SAMOVA en collaboration avec le groupe RAP du LAAS-CNRS, poursuit des travaux initiés en 2006 sur l’interaction homme-robot faisant intervenir différentes modalités de communication, notamment la parole et le geste [Burger, 2010]. Dans le cadre du projet RIDDLE (Robots perceptuels et interactifs dédiés aux environnements quotidiens) nouvellement accepté par l’ANR en 2012, cette interaction aura pour cadre l’environnement quotidien de la personne à son domicile. La prise en compte de ce contexte d’interaction se fera au travers de la constitution d’une carte de l’environement (disposition des pièces de vie) dans lequel le robot sera amené à se déplacer et à repérer les emplacements clés (mobilier, …) liés aux habitudes de la personne. Cet environnement sera complété par un ensemble d’objets cible indispensables au quotidien (lunettes, clés, télécommandes, …). Il s’agira pour le robot de percevoir la personne (parole, geste, mouvement, manipulation des objets cible…) et d'être attentifs aux bruits de l’environnement. Le robot pourra répondre aux sollicitations de la personne, se déplacer pour mieux interagir avec elle afin de l’aider à retrouver ou à ranger les objets cibles à leurs emplacements habituels. La perception multimodale de la personne sera basée sur l’analyse conjointe de l’audio et de la vidéo et sur la connaissance du contexte d’interaction et de l’environnement de la personne, les objets cible étant repérés par le biais de tag RFID. Des scénarios faisant intervenir des personnes en situation de maintien à domicile viendront valider les approches proposées dans le cadre de ce projet.

[Burger, 2010] Brice Burger. Fusion de données audio-visuelles pour l’interaction Homme-Robot. Thèse de doctorat, Université Paul Sabatier, janvier 2010.

Les participants de l'équipe SMAC à cette action sont :

Les participants à cette action sont :

Ce travail s’insère dans le cadre des systèmes ambiants et a pour objectif de concevoir des systèmes proactifs afin d’assister l’utilisateur dans ses activités quotidiennes. Cette proactivité impose que ces systèmes soient capables de s’adapter et d’anticiper les besoins de l’utilisateur pour lui fournir un service (effectuer une action, fournir une information, etc.). Cette adaptation repose sur un apprentissage dynamique du comportement que doit adopter le système en fonction de son contexte.

Nous proposons le système multi-agent Amadeus dont l’objectif est d’apprendre, en se basant sur l’observation des actions de l’utilisateur, quel comportement doit adopter le système ambiant. Nous considérons à titre d’exemple un appartement doté de capteurs et d’effecteurs, dans lequel évolue un utilisateur. Une instance de notre système est associée à chacun des dispositifs présents dans l’appartement. Chaque instance d’Amadeus interagit avec les autres instances afin d’observer les actions de l’utilisateur et de détecter ses actions régulières sur le dispositif concerné. Le système est alors capable, lorsque des situations similaires se présentent, de réaliser l’action de l’utilisateur à sa place. L’apprentissage porte d’une part sur les actions de l’utilisateur, et d’autre part sur la similarité des situations dans lesquelles ces actions sont réalisées ou à réaliser.

Nous avons pu observer par simulation comment Amadeus réussit à effectuer les actions régulières de l’utilisateur. Sur ce schéma, la courbe bleue représente le nombre d’actions réalisées chaque jour par un utilisateur se déplaçant aléatoirement dans l’appartement, sur une période de cinquante jours. La courbe rouge représente les actions qu’Amadeus a effectué à sa place. Le premier jour, ne possédant aucune connaissance a priori, Amadeus n’a effectué aucune action, mais dès le second jour, il réussit à réaliser une grande partie des actions de l’utilisateur. Au fur et à mesure que les jours passent, le nombre d’actions réalisées par l’utilisateur diminue jusqu'à tendre vers zéro.

Notre système propose trois apports majeurs pour les systèmes ambiants :

Les participants à cette action sont :

Notre système de santé s’améliore de jour en jour, au profit de personnes qui vivent de plus en plus longtemps. Les personnes âgées nécessitent pour beaucoup d’entre elles d’une assistance pour améliorer leur qualité de vie. Dans ce contexte d’aide à l’autonomie des personnes âgées en pré-dépendance, nous nous intéressons aux risques liés aux erreurs de prises médicamenteuses. Il existe trois sources potentielles de risque d’erreur. Premièrement lors de la prescription chez le médecin, par exemple le patient peut omettre involontairement d’indiquer au médecin une prise de médicaments pour le traitement en cours d’une autre pathologie. Deuxièmement lors de la délivrance des médicaments chez le pharmacien, une ordonnance peut être mal rédigée ou la posologie du médicament peut être erronée. Troisièmement lors de la prise de médicament le patient par exemple peut se tromper de boite, de posologie, mais également oublier de prendre à temps sa prescription. Les risques liés à ces trois étapes sont très différents, avec une probabilité croissante de la première vers la troisième. En effet, un médecin et un pharmacien doivent généralement poser les questions nécessaires pour éviter ces d’incidents qui sont peu fréquents mais les risques ne sont pas nuls. Cependant le troisième cas est le plus fréquent en particulier dans le cas de personnes âgées en phase de pré-dépendance, pour les sujets avec des déficiences cognitives ou des accidentés traumatisés crâniens.

Nous proposons un processus d’élaboration et d’utilisation de la prescription électronique (e-prescription) destinée à réduire les risques d’erreurs de prises médicamenteuses. Nous proposons de limiter les erreurs potentielles induites par le médecin ou le pharmacien grâce à un support informatisé de la prescription. La phase de prise de médicaments est assistée par un système interactif limitant les erreurs de prise. Le processus de prescription électronique s’appuie sur la technologie NFC (Near Field Communication) sans contact, entre le patient, le médecin, le pharmacien et les boites de médicaments.

Depuis ces cinq dernières années, quelques travaux commencent à prendre en considération l’utilisation des technologies sans contact RFID/NFC au service de la personne pour des applications de santé. En particulier Alemdar et Ilie-Zudor balaient un large état de l’art des réseaux de capteurs pour la santé comme les technologies RFID passives et actives. Les travaux de Bravo traitent plus particulièrement de l’utilisation en milieu hospitalier de la technologie NFC pour les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Les travaux de Jara se focalisent sur les techniques d’identification de boites de médicaments pour les personnes diabétiques dans le cadre de l’Internet des objets. Enfin les travaux de Vergara traitent d’une prescription mobile à l’aide de la technologie NFC, mais cependant sans prendre en considération les échanges de données avec les systèmes d’informations de la santé.

L’originalité de nos travaux s’articule autour des points suivants : (1) prise d’appui sur les réflexions du CLIO Santé (Comité de Liaison Inter-Ordre Santé) pour informatiser le système de prescriptions en interaction avec les bases de données du DMP (Dossier Médical Personnalisé) et du DP (Dossier Pharmaceutique), (2) utilisation d’une technologie sans fil unique NFC tout au long du processus, (3) conservation d’un comportement naturel du processus en étant vigilant à chaque étape à l’acceptabilité de système, (4) respect de la non diffusion de données personnelles des patients (éthique), (5) proposition d’un processus multi-e-ordonnance et multi-utilisateurs pour la prise de médicaments à domicile et/ou à l’hôpital.

Au travers de projets tuteurés et de stages M2R, nous avons focalisé nos travaux sur le développement de prototypes pour preuves de concepts en utilisant la technologie NFC dans l’environnement Android : (1) pour tagger (lecture/écriture) des boites de médicaments sur smartphone, (2) échanger les e-prescriptions entres les acteurs patients, médecins et pharmaciens, (3) sécuriser (authentification et cryptage) des échanges des données en lecture/écriture et Peer-to-Peer entre les acteurs patients, médecins et pharmaciens, ainsi que les boites de médicaments.

Contacts : Fabrice.Peyrard@irit.fr, Emmanuel.Conchon@irit.fr

Les participants à cette action sont :

SAVER est un système de régulation de l'énergie dans un bâtiment basée sur la technologie des AMAS (Adaptive Multi-Agent Systems). Il consiste en une population d’agents indépendants qui, de part leurs interactions et méthodes d’ajustement, produisent collectivement une fonction d’optimisation de l'énergie, en prenant en compte les actions réalisées par les utilisateurs. Le domaine de l'énergie est en forte évolution, tant du côté des producteurs et distributeurs que des consommateurs. La révolution prochaine des SMART-GRIDS caractérisera le domaine par un grand nombre d’entités à la fois consommatrices et productrices d'énergie. Ainsi, les systèmes multi-agents auto-adaptatifs sont un paradigme tout à fait adapté pour envisager à moindre effort des solutions efficaces d'échange et d’utilisation d'énergie.

Les participants de l'équipe MACAO à cette action sont :

Au sein de l'équipe MACAO, spécialisée en Ingénierie Dirigées par les Modèles (IDM), nous appliquons nos compétences en génie logiciel au service du développement d’applications embarquées et plus particulièrement aux systèmes ambiants qui possèdent des caractéristiques qui bénéficient des apports de l’IDM :

Dans le cadre des SSTA, nous travaillons principalement sur les axes suivants :

(crédit image : http://goo.gl/3537D)

La durée du projet est de 44 mois (2012-2015) et la coordination est assurée par Jean-Paul Arcangeli (SMAC). Ce projet est labellisé par les pôles de compétitivité AerospaceValley et System@tic

Les applications sensibles au contexte à destination d’utilisateurs mobiles représentent un marché important pour les applications de demain. Ces applications sont consommatrices d’informations de contexte de haut niveau d’abstraction, obtenues après traitement et filtrage de nombreuses informations de contexte brutes issues directement de l’environnement de l’utilisateur. L’entité logicielle responsable de la collecte, de la gestion (traitement et filtrage) et de la présentation des informations de contexte aux applications s’appelle communément un gestionnaire de contexte. C’est une entité essentielle pour le développement des applications sensibles au contexte grand public. La gestion de contexte est un problème traité généralement dans le cadre de réseaux ambiants. Dans le cadre de réseaux multi-échelles (ambiant, Internet, nuages) et au-dessus de l’Internet des objets, la gestion de contexte devient autrement plus complexe. Elle doit prendre en compte l’hétérogénéité des données, répartir les traitements et les flux d’informations, assurer le passage à l’échelle, gérer des informations de qualité de contexte pour permettre des prises de décision appropriées, respecter la vie privée lors de la transmission des informations de contexte, s’adapter à des environnements dynamiques, ou encore identifier des situations en mixant des données issues de l’Internet des objets et de bases de connaissances. INCOME a pour ambition de fournir des méthodes et des outils pour la gestion de contexte multi-échelle et de répondre aux verrous associés.

INCOME cible le niveau infrastructure pour des applications grand public sensibles au contexte, à déployer à grande échelle en termes de nombre de sites de déploiement et de nombre d’utilisateurs. Pour ce type d’application, les informations de contexte disponibles à l’utilisation varient en fonction des dimensions géographique et temporelle. Dans ces conditions, des stratégies de déploiement autonomiques des entités de gestion de contexte sont essentielles. Ces stratégies permettront de résoudre automatiquement les problèmes liés à l’instabilité et à l’ouverture de l’environnement tout en respectant un ensemble de contraintes de qualité de service ou de sécurité. Le programme scientifique du projet INCOME se décompose en trois thèmes principaux : (i) la gestion de contexte multi-échelle, (ii) la prise en compte des propriétés extra-fonctionnelles de qualité de contexte et de respect de la vie privée, (iii) le déploiement autonomique des entités de gestion de contexte.

INCOME apporte une contribution en termes de composants logiciels et d’intergiciels pour faciliter le développement et le déploiement d’applications grand public sensibles au contexte construites au dessus de l’Internet des objets. INCOME proposera des solutions de gestion de contexte multi-échelle génériques applicables à un grand nombre de domaines applicatifs grand public. Plusieurs scénarios applicatifs seront affinés pendant le projet et permettront de valider notre approche.

Les participants de l'équipe SIG à cette action sont :

Une des caractéristiques des systèmes ambiants est d’impliquer un grand nombre de petits éléments électroniques, communicants et interconnectés, autonomes, sensibles au contexte. Cet ensemble d’entités hétérogènes enfouies dans l’environnement de l’utilisateur ont pour objectif de lui fournir des services dits "intelligents", et ce de manière transparente à l’utilisateur.

Dans cette perspective, la notion de système d’information est modifiée : d’une activité de traitement exclusivement centrée utilisateur, l’informatique devient interface entre "objets communicants" et personnes, et entre personnes. "Le système d’information" n’existe plus et laisse place à des "systèmes" plus ou moins diffus, plus ou moins recouvrant, manipulant tous des informations.

Ainsi, d’un point de vue analyse et conception des systèmes d’informations, ces derniers deviennent omniprésents car accessibles par une multitude d'éléments électroniques consommant tous des informations, transparents car ambiants, mutli-serveur (ou multi-sources) car fondamentalement répartis.

L'équipe SIG investit ce domaine afin d’intégrer dans les modèles classiques de SI (ou proposer de nouveaux modèles) certains éléments propres à l’intelligence ambiante : i) la notion de contexte (environnement physique, numérique, social) comme un élément complémentaire des profils utilisateurs classiques, ii) des mécanismes d’adaptation dynamique des accès qu’implique la prise en compte des contextes (contenu, présentation, navigation, services), iii) la nécessité, à partir des contextes et des activités de l’usager, de reconnaître des situations dans lesquelles le système d’information peut être pro-actif par rapport à l’usager (en proposant par anticipation des informations par exemple).

A ce jour, différents éléments de recherche sont avancés ou aboutis pour être expérimentés. Nous soulignerons les suivants :

D’un point de vue SI, les applications envisagées en intelligence ambiante concernent principalement la recommandation et la personnalisation d’informations. Les applications potentielles sont nombreuses, citons : l’ambiant au domicile pour apporter de l’information "tout le temps" (santé, contrôle à distance, confort), des applications ambiantes et mobiles telles que les SI de tourisme ou de visites (régions, musées, …), la relation clients et les services associés (ciblage d’information, de services, …), la santé en intégrant le côté patient mais aussi l’ensemble des personnes autour (soignants, famille, proches, voisins, …).

Les participants à cette action sont :

Les participants à cette action sont :

Le projet POLYMORPHE vise à proposer un processus collaboratif pluridisciplinaire pour la conception de systèmes socio-techniques ambiants pour l’aide à l’autonomie des personnes de l’hôpital au domicile. L’objectif est de disposer à l’issue du projet d’une méthodologie de conception participative avec les différents acteurs intervenants directement ou indirectement sur cette co-conception du système. Les acteurs initiaux du projet sont des enseignants-chercheurs en informatique (IRIT), en sciences sociales et humaines (LEREPS, CLLE, LISST) et des praticiens hospitaliers en gérontologie et cardiologie (CHU de Toulouse). Parallèlement au PEPS POLYMORPHE a été déposé et accepté le PEPS InOAAB (Indoor Outdoor Actimetry for Autonomy and well-Being) cofinancé par les deux instituts INS2I et INSHS.

C’est avec le centre de prévention de la dépendance de l’hôpital La Grave de Toulouse que nous avons identifié la nécessité d’assister par un système ambiant les personnes en phase de début de dépendance lors de leurs déplacements (et courts séjours éventuels) hôpital-domicile-hôpital, afin de disposer d’informations relatives à ces patients et à leurs suivis médicaux. La conception de la plateforme collaborative s’appuie sur les travaux émanant méthodologies de conception de plateformes collaboratives. Il s’agit maintenant de composer un comité de pilotage (CP) et un comité technique (CT) pour la conception de la HealthBox qui fournira une preuve de concept de la méthodologie de la plateforme collaborative.

Site Web: http://www.irit.fr/polymorphe/

Contacts : Fabrice.Peyrard@irit.fr, Marina.Casula@univ-tlse1.fr, Rouyer@univ-tlse2.fr